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1月
10
2019

2019年1月10日15時 今日科學 桔燈勘探

桔燈勘探

「 礦物日曆(2019-2020·跨年版)」

地下水(ground water),是指賦存於地面以下岩石空隙中的水,狹義上是指地下水面以下飽和含水層中的水。在國家標準《水文地質術語》(GB/T 14157-93)中,地下水是指埋藏在地表以下各種形式的重力水。

下面,隨小桔一起輕鬆愉快去了解地下水來源、分類、特點、隔層水和含水層!受益匪淺!

目錄:

一、地下水的來源和賦存形式

1. 地下水的來源

2. 岩石中的孔隙和水分

3. 岩石中水存在的形式

4. 與水分的儲存和運移有關的岩石性質

二、地下水及其分類

1. 基本概念

2. 地下水分類

三、包氣帶、飽水帶、含水層與隔水層

1. 基本概念

2. 含水層類型劃分

3. 上層滯水和潛水

4. 層間水(承壓水)

5. 潛水和承壓水(層間水)比較

地下水的來源和賦存形式

| 一、地下水的來源

1. 滲入水

2. 沉積水

3. 再生水

4. 初生水

5. 有機成因水

| 二、岩石中的孔隙和水分

1. 岩石中的孔隙:孔隙、裂隙和溶孔

2. 有關孔隙度的幾個基本概念

孔隙:組成鬆散岩石顆粒或顆粒集合體之間的間隙;

裂隙:應力作用下堅硬岩石破裂變形產生的。可分為成岩裂隙、構造裂隙和 風化裂隙;

溶孔(洞):可溶的沉積岩在地下水溶蝕下產生的空洞;

孔隙度Φ:某一體積V岩石中孔隙體積Vn所占比例

Φ=Vn/V

裂隙率Kr:裂隙體積Vr與包括裂隙在內的岩石體積V的比值

Kr=Vr/V

熔岩率K:溶洞的體積Vk與岩石總體積V的比值

K=Vk/V

3. 影響孔隙度大小的因素

顆粒的排列方式:立方體排列緊密,孔隙度大;四面體排列,鬆散,孔隙度大;

顆粒分選程度:分選好,孔隙度大;分選差,顆粒大小懸殊,細小顆粒充填於粗大顆粒之間,孔隙度降低;

顆粒形狀:顆粒形狀不規則排列鬆散孔隙度大 粘性土的結構和次生孔隙:帶電粘粒聚合結構孔隙孔隙度增大次生孔隙(蟲洞、根孔、乾裂縫)發育孔隙度增大。

孔隙的特點

4. 岩石中的各種裂隙

1-分選良好,排列酥鬆的砂;2-分選良好,排列緊密的砂;3-分選不良的,排列緊密的砂;4-經過部分膠結的砂岩;5-具有結構性孔隙的黏土;6-經過壓縮的黏土;7-具有裂隙的岩石;8-具有溶的可溶岩

| 三、岩石中水存在的形式

1. 氣態水:以水蒸氣的形式儲存在地下的水;

2. 固態水:指岩石中溫度在0℃以下的重力水。即以冰的形態出現的重力水,常分布在季節性和永久性結冰的地區;

3. 結合水: 指受固體表面的引力大於水分子自身重力,束縛於固態表面,不能在自身重力影響想運動的那部分水。

強結合水:以單獨的水分子狀包圍在岩石顆粒表面的水。

特點:

A. 水分子排列緊密,不能流動;

B. 密度大,2.0,在零下78℃時尚不能結冰;

C. 沒有溶解能力,不能溶解鹽類;

D. 不受重力作用,不傳遞導靜水壓力,不導電;

E. 很難用機械的方法把它與顆粒分開,只有當空氣中飽和差很大或105℃才能將他們分開;

F. 具有極大的粘滯性和彈性。

弱結合水(薄膜水):結合水的外層,由於分子力而粘附在岩土顆粒上的 水。在飽水帶中,能傳遞靜水壓力,靜水壓力大於結合水的抗剪強度時能夠運移。

特點:

A.水分子排列不如結合水規則和緊密,水分子離岩石顆粒表面越遠,結 合力越小;

B.外層被植物吸收利用;

C.不受重力支配,不能導電、不能傳遞靜水壓力;

D.密度和普通水差不多,具有極大的粘滯性;

E.有較低的溶解岩能力。

4. 重力水(自由水):在重力作用下能自由運動的地下水稱為重力水。

特點:內層重力層流運動外層重力水易轉為紊流運動

5. 毛細水:在岩石毛細孔隙中或孔道狹窄部分的水。

毛細水類型:

支持毛細水:地下水面支持下存在的(附著水面上的),隨地下水升降而升降;

懸掛毛細水:是細粒層次與粗粒層次交互成層時,在一定條件下,由於上下彎液面毛細力的作用,在細土層中保留下的與地下水面不相連接的毛細水;

支持毛細水和懸掛毛細水

孔角毛細水:是懸留於包氣帶中顆粒接觸點上毛細水。

6. 岩石骨架中的水:保存於礦物結晶格架中,已成為礦物組成部分的水。

岩石骨架中的水分類:

結晶水:當礦物中的水組成比例固定不對稱結晶水。

如石膏()、芒硝();

費石水:當所含水比例可變且易脫出時稱費石水。

如蛋白質() 、方沸石();

結構水:以OH或H的形成參與礦物組合,彼此結合緊密。只有當礦物結構 破壞後,並加熱到400℃至500℃時才能分離出來的,這種水成為結構水。
如水鋁石()。

| 四、與水分的儲存和運移有關的岩石性質

容水度:指岩石完全飽水時,所容納的最大的水體積與岩石總體積比值。一般說來容水數值上與孔隙度相當。孔隙體積的多少可用孔隙來表示;

重量含水量(Wg):指鬆散岩石孔隙中所含水的重量(Gw)與乾燥岩石重量(Gs)的比值。Wg=Gw/Gs*100%;

體積含水量(Wv):指含水的體積(Vw)與包括孔隙在內的岩石體積(V)比值。Wv=Vw/V*100%;

持水度(Wn):指飽和岩石在重力作用下釋水後,岩石中保持的水的體積與岩石體積之比。Wn=岩石保持水的體積(Vr)/岩石的總體積(V)*100%;

給水度:指地下水位下降一個深度,單位水平面積岩石柱體在重力作用下釋放的水的體積。

2. 影響岩石給水度的因素:

水位下降速率大給水度小(釋水滯後效應)

3. 影響岩石透水度的因素:

決定透水性好壞的主要因素是空隙大小,空隙直徑愈小,透水性愈差。

當孔隙直徑小於兩倍結合水厚度時,在尋常條件下就不透水。

只有在孔隙大小相等的前提下,孔隙度才對岩石的透水性起作用,孔隙度愈大,透水性愈好。

地下水及其分類

| 一、基本概念

1. 廣義地下水:賦存於地面以下岩石孔隙中的水;

2. 狹義地下水:賦存於飽水帶岩石孔隙中的水;

3. 地下水埋藏條件:含水岩層在地質剖面中所處的部位及受隔水層限制的情況下。

| 二、地下水分類

1. 按埋藏條件可分:

上層滯水

潛水

承壓水(層間水)

包氣帶、飽水帶、含水層與隔水層

| 一.基本概念

1. 包氣帶:地下水面以上,分為土壤水帶、中間帶和毛細水帶;

2. 飽水帶:地下水面以下;

3. 含水層:起著阻隔水透過作用的細小的岩層,稱為隔水層;孔隙細小的岩層(如緻密黏土、頁岩)含的幾乎是結合水,結合水在尋常條件下是不能移動吃的,這類岩層。

4. 隔水層:一起著阻隔水透過作用的細小的岩層,稱為隔水層。空隙細小的岩層(如緻密黏土、頁岩)含的幾乎是結合水,結合水在尋常條件下是不能移動的,這類岩層實際上起著阻隔水透過的作用,所以是隔水層。

| 二.含水層類型劃分

| 三.上層滯水和潛水

1. 上層滯水:當包氣帶中存在局部隔水層時,在局部隔水層上積聚具有自由水面的自由水。

上層滯水、潛水和層間層

1.隔水層;2.透水層;3.飽水部分;4.潛水面;5.層間水測試面;6.泉(上升泉);7.井水.實線表示井壁不進水;a.上層潛水;b.潛水;c.層間水

2. 潛水:飽水帶中第一個具有自由表面的含水層中的水稱為潛水。潛水沒有隔水頂板,或只有局部的隔水頂板。

3. 潛水面:潛水的水面為自由水面,稱為潛水面。

從潛水面到隔水底版的距離為潛水含水層厚度(H);

潛水面到隔水底板的距離為潛水含水層厚度(T)。

潛水流動方向:潛水通常在重力作用下由水頭高的地方向水頭低的地方徑流;

1.砂;2.含水砂;3.黏土;4.泉;h.潛水厚度;aa.潛水面;bb.隔水底板

4. 潛水的排泄方式

徑流排泄:徑流到適當地形處,以泉、滲流等形式泄出地表或匯入地表水。

蒸發排泄:通過包氣帶入大氣。

5. 潛水面的變化

潛水直接通過包氣帶與大氣圈及地表水圈發生聯繫。所以氣象、水文因素的變動對它的影響比較明顯。

豐水季節(年份):補給量>排泄量,則潛水面上升,含水厚度上升,埋藏深度變淺;

乾旱季節:排泄量>補給量,潛水面下降,含水層厚度變薄,埋藏深度加大。因此,潛水的動態有明顯的的季節性的變化。

6. 潛水面的形狀

可以是水平、傾斜、拋物線或各種形狀組合。最常見的潛水面形狀為傾斜的曲面。受重力影響,潛水由潛水面高出向低處滲流形成「潛水流」(或稱潛流),向地處的低凹地區(如河谷、沖溝)等排泄。

7. 潛水面的表示方法

剖面圖:按一定比例,在有代表性的剖面線上繪製的水文地質剖面圖,其中,應表示出潛水位、含水層、隔水層厚度、岩性及其變化等。

根據等水頭線圖求潛水流向及水力梯度

平面圖:即潛水勢(頭)和潛水等水勢(頭)線圖

潛水等水勢(頭)線圖的用途:

A. 確定潛水流向

B. 確定水力坡度

水力坡度是指指單位滲透途徑(水平距離)上的水頭損失。或者說,水力坡度是沿滲透途徑的水頭降與滲透途徑長度的比值:

I=H/I

I水力坡度,無因次量

H滲透途徑上兩點的水位差(或落差)

I滲透途徑上兩點的水平距離

8. 潛水流量和流速的測定

自然界中潛水運動緩慢,一般作層流運動,其運動規律服從達西定律,即潛水的運動速度與水力坡度成正比。

V=IK

V滲流速度,cm/s或m/d

I水力坡度,無因次量

K滲透係數,cm/s或m/d

滲透係數取決於岩性、流體性質(密度、粘度)、外界條件(溫度、壓力)

| 四、層間水(承壓水)

1.隔水層;2.含水層;3.地下水測試面;4.地下水流向;5.泉(上升泉);6.鑽孔(虛線部分為進水部分)7.自噴孔;8.大氣降水補給;H.與含水層頂面壓力相當的高度;M.含水層

1. 層間水(承壓水)

特點:

有穩定的隔水頂板和底板,沒有自由水面,水體承受凈水壓力;

與外界聯繫較差,水位、水量、水質等受氣候因素的影響較小,富水性好的承壓含水是理想的供水水源;

具有補給區、承壓企業區和排泄區;

地下水體充滿整個含水層,否則是潛水。

2. 最適宜形成承壓水的兩種地質構造

向斜盆地

單斜地層

A. 透水層和隔水層相間分布的承壓斜地

B. 含水層發生變相或尖滅形成的承壓斜地

C. 含水層被斷層所阻形成承壓斜地

D. 侵入體阻截承壓斜地

3. 水頭

正水頭:測壓水位高於該點的地形高層;

負水頭:測壓水位低於該點的地形高層。

A.補給區 B.承壓區 C.排泄區 a.潛水區 b.自流水區

| 五、潛水和承壓水(層間水)比較

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